ΠΡΟΦΙΛ ΕΤΑΙΡΕΙΑΣ  | ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ |  ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ - ISO |  ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ  |  LINKS |  ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

 
 
Βιβλιοθήκη
ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΗ
ΠΥΡΑΣΦΑΛΕΙΑΣ
ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ
ΔΟΧΕΙΩΝ
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΗΡΑ
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ - ΠΗΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ
ΔΟΚΙΜΕΣ ΚΑΤΑΣΒΕΣΤΙΚΗΣ
ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ
ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΗΡΩΝ
ΠΥΡΟΣΒΕΣΤΗΡΑΣ ΚΑΙ ΝΟΜΟΘΕΣΙΑ
ΠΥΡΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΚΑΙ ΠΥΡΑΣΦΑΛΕΙΑ ΚΤΙΡΙΩΝ
ΑΥΤΟΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΤΑΣΒΕΣΗΣ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΥΡΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ

 

Ιδιότητες βασικών δομικών υλικών σε υψηλές θερμοκρασίες

Οι αναπτυσσόμενες θερμοκρασίες, οι τάσεις καν οι παραμορφώσεις των δομικών στοιχείων μιας κατασκευής στη διάρκεια μιας πυρκαγιάς εξαρτώνται από τις θερμικές και μηχανικές ιδιότητες των υλικών που τα συνθέτουν. Σε υψηλές θερμοκρασίες τα υλικά γενικά έχουν μειωμένη αντοχή και μικρή αντίσταση σε παραμορφώσεις. Οι περισσότερες από τις θερμικές και μηχανικές ιδιότητες των υλικών εξαρτώνται από τη θερμοκρασία, ορισμένες από την τάση και ορισμένες από το χρόνο. Εκτός από τις γνωστές φυσικοχημικές ιδιότητες των υλικών (αποσύνθεση, απανθράκωση, διαστολή, τήξη κλπ.), καθώς και τις μηχανικές (αντοχή, ελαστικότητα, παραμόρφωση, ερπυσμός κ.α.) έχουμε τις θερμικές ιδιότητες (αγωγιμότητα, ειδική θερμότητα) ανάμεσα στις οποίες συγκαταλέγεται η θερμική αδράνεια Kpc, που αναφέραμε σε προηγούμενα κεφάλαια καθώς και η «θερμική διαχυτικοτητα» (thermal diffusivity) Κ/pc— m2/h. Οι άφθονες πειραματικές εργασίες γύρω από όλες αυτές τις ιδιότητες των υλικών έχουν ανεβάσει σε ικανοποιητικό επίπεδο το βαθμό της γνώσης.

Σκυρόδεμα

Για το σκυρόδεμα βασική σημασία έχει η μεταβολή της αντοχής σε θλίψη. Η μεταβολή της αντοχής σε θλίψη σε συνάρτηση της θερμοκρασίας ποικίλλει ανάλογα με το είδος των αδρανών, την περιεχόμενη υγρασία, το λόγο τσιμεντόπαστας προς αδρανή, το αν η δοκιμασία γίνεται σε θερμό ή ψυχρό στάδιο και το είδος και το μέγεθος της φόρτισης. Το σκυρόδεμα με ασβεστολιθικά αδρανή έχει μικρότερη πτώση της θλιπτικής αντοχής από αυτό με πυριτικά αδρανή (βλ. Διαγρ. 9).
Ευνοϊκότερη είναι η συμπεριφορά των δοκιμίων που φορτίζονται κατά τη θέρμανση καθώς και εκείνων που έχουν μικρότερη αναλογία τσιμεντόπαστας προς αδρανή (βλ. Διαγρ. 10).

 

Τέλος στο Διάγραμμα 11 φαίνονταν τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις σε δοκίμια «εν θερμώ» και σε δοκίμια μετά την ψύξη τους.
Παρά τη διασπορά των αποτελεσμάτων μπορεί γενικά να πει κανείς ότι, μέχρι τους 200 °C δεν έχουμε σοβαρή μείωση της αντοχής, ενώ από τους 400 °C η αντοχή σε θλίψη μειώνεται γρήγορα και σημαντικά. Παρόμοια μείωση έχουμε και για το μέτρο ελαστικότητας.
Κάτω από συνεχή θέρμανση το σκυρόδεμα υφίσταται μια ιδιαίτερα χαρακτηριστική επιφανειακή θραύση-απόσχιση (spalling), που μερικές φορές έχει εκρηκτική μορφή. Η απόσχιση αυτή μπορεί να οφείλεται: α) σε θραύση των αδρανών κυρίως όταν πρόκειται για πυριτικά, ή β) στην διαφορική θερμική διαστολή των επιφανειακών στρωμάτων που έχει σαν αποτέλεσμα τη ρηγμάτωση και την απόσχιση τους, ή τέλος γ) στην ανάπτυξη μεγάλης πίεσης ατμών στους πόρους του σκυροδέματος σ' ένα επίπεδο παράλληλο προς την επιφάνεια, που έχει σαν αποτέλεσμα την εκρηκτική θραύση του εξωτερικού στρώματος (βλ. φωτ.).
Σε όλες τις θερμικές και μηχανικές ιδιότητες του σκυροδέματος ρόλο παίζει η πυκνότητα του υλικού, που εξαρτάται κύρια από τη φύση των αδρανών. Έτσι, σκυροδέματα με πυκνά αδρανή έχουν ειδικό βάρος 2 ως 2,4 t/m3, ενώ με αραιά αδρανή (ελαφροσκυροδέματα) έχουν ειδικό βάρος κυμαινόμενο από 1,0 t/m3 ως 1,5 t/m3.

 

Χάλυβας


Ο χάλυβας σε αντίθεση με το σκυρόδεμα παρουσιάζει αρκετά προβλήματα, όταν εκτεθεί στη φωτιά. Ο χάλυβας συναντιέται στην κατασκευή είτε σαν στοιχείο του φέροντα οργανισμού σε διάφορες διατομές, είτε σαν οπλισμός στο σκυρόδεμα σε ράβδους ή καλώδια, είτε τέλος σαν συστατικό σύνθετων δομικών στοιχείων. Συνηθέστερη μορφή είναι ο μαλακός χάλυβας που, είτε καθαρός είτε σε ενισχυμένα κράματα, χρησιμοποιείται σαν δομικός χάλυβας σε διάφορα στοιχεία (στύλους, δοκούς κλπ.) ή στις ράβδους οπλισμού. Οι υψηλής αντοχής χάλυβες χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο ή α) σαν κράμα χάλυβα αυτοσκληρυθέντα ή β) ψυχρής ελάσεως ή γ) θερμικής κατεργασίας.
Οι κλασσικές καμπύλες τάσεων/παραμορφώσεων του μαλακού χάλυβα για διάφορες θερμοκρασίες φαίνονται στο παρακάτω Διάγραμμα 12.
Στο Διάγραμμα 13 δίνονται οι αντίστοιχες καμπύλες για ψυχρής ελάσεως προεντεταμένο χάλυβα (ASTM A421). Εδώ δεν υπάρχει καθαρά διακεκριμένο όριο αναλογίας και όριο διαρροής, και συνηθίζεται σαν κύρια παράμετρος να θεωρείται το όριο θραύσεως.

Τέλος στο Διάγραμμα 14 δίνονται οι μεταβολές του ορίου θραύσεως (οριακή αντοχή) και του ορίου διαρροής για μαλακούς χάλυβες σε συνάρτηση της θερμοκρασίας. Φαίνεται λοιπόν ότι για το μαλακό χάλυβα η οριακή αντοχή αυξάνει γύρω στο 10%, όταν η θερμοκρασία ανέβει στους 200 "C, είναι ίση με αυτήν της θερμοκρασίας δωματίου στους 350 "C, και αρχίζει περαιτέρω να μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, φθάνοντας περίπου στο 50% της αρχικής αντοχής γύρω στους 550 °C. To όριο διαρροής έχει μία πιο ομαλή πτώση, φθάνοντας γύρω στους 550 °C στο 40% της αρχικής τιμής του. Γενικότερα φαίνεται ότι, οι 550 °C είναι η κρίσιμη θερμοκρασία για το χάλυβα, πάνω από την οποία θα έχουμε αστοχία του δομικού στοιχείου. Την ίδια συμπεριφορά έχουν και ράβδοι από κράματα χάλυβα υψηλής αντοχής. Αντίθετα οι ψυχρής ελάσεως προεντεταμένοι χάλυβες έχουν ταχύτατη μείωση της οριακής τους αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες. Εδώ μείωση της αντοχής κατά 50% έχουμε στους 400 "C, θερμοκρασία που χαρακτηρίζεται κρίσιμη για το είδος αυτό το χάλυβα. Ένα άλλο χαρακτηριστικό των ψυχρής ελάσεως και θερμικής επεξεργασίας χαλύβων είναι ότι, δεν ανακτούν την αρχική τους αντοχή μετά από απόψυξη.

 Η θερμική αγωγιμότητα του χάλυβα είναι υψηλή σε σχέση με αυτήν του σκυροδέματος και εξαρτάται από το είδος του. Αντίθετα η θερμική ικανότητα είναι χαμηλή και ανεξάρτητη από το είδος του χάλυβα. Έτσι η έκθεση του χάλυβα σε φωτιά ανεβάζει τη θερμοκρασία γρήγορα σ' όλη τη μάζα της διατομής. Με δεδομένα ότι, στις περισσότερες πυρκαγιές οι θερμο-
κρασίες φθάνουν τους 800 "C και 1000 "C και ότι, η κρίσιμη θερμοκρασία των χαλύβων κυμαίνεται γύρω στους 400-550 °C, γίνεται αυτονόητο πόσο επικίνδυνη είναι η άμεση έκθεση του χάλυβα στη φωτιά. Σημαντικό επομένως είναι το πλάτος επικάλυψης του σιδηρού οπλισμού στο οπλισμένο σκυρόδεμα, καθώς και όλες οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την προστασία των διαφόρων ειδών χάλυβα από τη φωτιά. Κύρια μέθοδος είναι η ενσωμάτωση του χάλυβα, ιδιαίτερα όταν αποτελεί φέρον στοιχείο, μέσα σε κάποιο υλικό που λειτουργεί θερμομονωτικά. Το υλικό αυτό μπορεί ν' απο-
τελεί αναπόσπαστο συνθετικό της διατομής (π.χ. εγκιβωτισμός χάλυβα με εκτοξευόμενο σκυρόδεμα) ή προστατευτικό περίβλημα (θερμομονωτικές πλάκες). Σύγχρονοι μέθοδοι προστασίας είναι η ψύξη με νερό (ιδιαίτερα σε υψηλά κτίρια), η ψύξη με καταιονητήρες (sprinklers), καθώς και οι διάφορες αφρώδεις θερμομονωτικές επαλείψεις.

 
Οπτοπλινθοδομές

Γενικά η αντοχή σε θλίψη των οπτοπλινθοδομών σε υψηλές θερμοκρασίες είναι παρόμοια με αυτήν των σκυροδεμάτων. Τα ολόσωμα τούβλα είναι προτιμότερα απέναντι στη φωτιά από τα ισομεγέθη διάτρητα ή κοίλα. Οι φέροντες τοίχοι παραμορφώνονται στην πυρκαγιά από τη διαστολή των επιφανειακών στρωμάτων προς το μέρος της φωτιάς, που είναι η αιτία μερικές φορές της κατάρρευσης τους (παρά η απώλεια της αντοχής σε θλίψη). Πάντως οι τοιχοποιίες θεωρούνται στις περισσότερες περιπτώσεις πυράντοχα στοιχεία και μπορούν με κατάλληλη κατασκευή να αντισταθούν ακόμη και σε μια πολύ σοβαρή πυρκαγιά.

Αλουμίνιο

Είναι υλικό που δε χρησιμοποιείται σε φέροντα στοιχεία, αλλά αρκετά εκτεταμένα τελευταία σε διαχωριστικά ή διάφορες άλλες κατασκευές (κουφώματα, κιγκλιδώματα κλπ.). Η κρίσιμη θερμοκρασία του είναι αρκετά χαμηλή (250 °C), γιαυτό δε συμμετέχει στην πυραντίσταση των δομικών στοιχείων. Το σημείο τήξεως είναι γύρω στους 660 "C και για κράματα
ακόμη χαμηλότερο. Έχει συντελεστή θερμικής διαστολής διπλάσιο από το χάλυβα και θερμικής αγωγιμότητας πενταπλάσιο. Χρειάζεται πάντοτε ειδική μέριμνα και προστασία απέναντι στη φωτιά.

Ξύλο

Το ξύλο είναι υλικό ευρύτατα διαδεδομένο στην κατασκευή εδώ και πολλούς αιώνες. Γενικά δεν μπορεί να χαρακτηριστεί πυράντοχο ή δύσφλεκτο, παρά τις σύγχρονες μεθόδους πυροπροστασίας του. Αυτό βέβαια δε σημαίνει ότι είναι ένα υλικό πολύ επικίνδυνο, όπως συνήθως πιστεύεται.
Όταν καίγεται μια ξύλινη διατομή σχηματίζει ένα εξωτερικό στρώμα απανθράκωσης το οποίο μονώνει και προστατεύει τον εσωτερικό πυρήνα.
Η χαμηλή θερμική διαστολή του διευκολύνει τη συγκράτηση του απανθρακωμένου αυτού στρώματος, ενώ η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του διατηρεί την αντοχή του εσωτερικού άκαυστου πυρήνα. Έρευνες γύρω από την ταχύτητα απανθράκωσης, που εξαρτάται από το  ποσό ακτινοβολίας της φωτιάς, έδωσαν τιμές γύρω στα 4mm ανά λεπτό. Στην πρότυπη δοκιμασία
πυραντίστασης η ταχύτητα αυτή μετρήθηκε μεταξύ των 30 mm - 50 mm/ανά ώρα.
Το ξύλο καιγόμενο παράγει μεγάλες ποσότητες καπνού και σαν οργανικό υλικό που είναι, αποδίδει μονοξείδιο του άνθρακα, που ως γνωστό είναι τοξικό καυσαέριο. Από την άλλη μεριά, ξυλεία διαμορφωμένη σε πλάκες διαδίδει εύκολα και γρήγορα τη φωτιά. Γιαυτό έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι που χρησιμοποιούν διάφορα υλικά τα οποία, είτε με επιφανειακή επάλειψη,
είτε με εμποτισμό στη μάζα του ξύλου, δυσκολεύουν την ανάφλεξη και επιβραδύνουν την επιφανειακή διάδοση της φλόγας.

Προϊόντα αμίαντου

Θεωρητικά είναι απρόσβλητα στη φωτιά. Το αμιαντοτσιμέντο που περιέχει μόνο 10% αμίαντο είναι πυράντοχο, αλλά μπορεί να θρυμματισθεί στο πρώτο στάδιο της πυρκαγιάς. Ένα πλήθος ενώσεων με μεγαλύτερη αναλογία αμιάντου βιομηχανοποιημένες σε πετάσματα, πλάκες και σανίδες, αυξάνει την ευνοϊκή απέναντι στη φωτιά συμπεριφορά αυτών των προϊό-
ντων. Ιδιαίτερα αμιαντόπλακες χρησιμοποιούνται για τον εγκιβωτισμό φερόντων μεταλλικών στοιχείων.

Γυαλί

Η θερμοκρασιακή διαφορά μεταξύ των δύο όψεων του γυαλιού σε μία φωτιά έχει σαν αποτέλεσμα τη γρήγορη θραύση του, αν και σε ορισμένα παράθυρα παραμένει στη θέση του για αρκετό χρονικό διάστημα. Το διπλό τζάμι θεωρείται λιγότερο αποτελεσματικό, γιατί η θραύση του εσωτερικού τζαμιού προκαλεί «θερμικό σοκ» στο ψυχρό εξωτερικό τζάμι. Σαφώς αποτε-
λεσματικότερο απέναντι στη φωτιά είναι το οπλισμένο με μεταλλικά σύρματα γυαλί. Το γυαλί μετατρεπόμενο σε ίνες χρησιμοποιείται στην παραγωγή υλικών με βάση τσιμέντο και άσβεστο, τα οποία παρουσιάζουν ικανοποιητικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες.

Ορυκτές ίνες

Εκτός από τις ίνες αμιάντου παράγονται ίνες μαλλιού, γυαλιού, πετροβάμβακα κλπ.
Όλες αυτές συνδυαζόμενες σε διάφορες ενώσεις παράγουν προϊόντα, που διατηρώντας τις θερμομονωτικές τους ιδιότητες παρουσιάζουν ικανοποιητική πυραντίσταση.

Κονιάματα

Η ιδιαίτερη αντοχή στη φωτιά του γυψοκονιάματος οφείλεται στο μεγάλο ποσοστό του χημικά ενωμένου νερού, που για να απομακρυνθεί καθυστερεί τη θραύση του κονιάματος. Η αντοχή των διαφόρων επιχρισμάτων στη φωτιά αυξάνεται με τη χρήση βερμικιουλίτη ή περλϊτη στη θέση της άμμου.
Ασβεστόπλακες και ασβεστοκονιάματα παρουσιάζουν παρόμοια ευνοϊκή αντίσταση στην επίδραση της φωτιάς.

Πλαστικά ή πολυμερή

Τα πλαστικά είναι τα υλικά της σύγχρονης εποχής. Καλύπτουν ένα μεγάλο φάσμα χρήσεων και φυσικά χρησιμοποιούνται και στις κατασκευές, κυρίως σαν θερμομονωτικά υλικά. Χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες:
α) τα θερμοπλαστικά που θερμαινόμενα μαλακώνουν και λειώνουν ενώ με την ψύξη μπορεί να σκληρυνθούν και να επανέλθουν ίσως στην αρχική μορφή και β) τα θερμοστατικά ή θερμοσκληρυνόμενα τα οποία έχουν στερεοποιηθεί με την επίδραση θερμότητας, αλλά δε μαλακώνουν και λειώνουν με επαναθέρμανση.
Στον Πίνακα 13 φαίνονται ορισμένα πλαστικά και η συμπεριφορά τους στη φωτιά.
Όλα τα πλαστικά είναι σε κάποιο βαθμό εύφλεκτα. Τα θερμοπλαστικά αρχίζουν να λειώνουν σε θερμοκρασία 100-150 °C, ενώ τα περισσότερα πλαστικά αποσυντίθενται μεταξύ 250-400 "C και έχουν σημεία αναφλέξεως μεταξύ 300-500 °C.  Γιαυτό έχουν εφευρεθεί μέθοδοι επεξεργασίας των πλαστικών, ώστε αυτά να προσφέρονται στην αγορά και σε μορφές δύσκολα
αναφλέξιμες. Ο τύπος αυτός ουσιαστικά επιβραδύνει την ανάφλεξη, αλλά δεν καθιστά τη φύση του υλικού άφλεκτη. Αν και η θερμαντική ικανότητα των πλαστικών (cal/kg) δεν είναι σημαντικά ανώτερη των άλλων υλικών, η επικινδυνότητα τους προέρχεται από το μεγάλο ποσοστό εκτεθειμένης στη φωτιά επιφάνειας (π.χ. αφρώδη πλαστικά) δηλαδή από τη φυσική τους μορφή και όχι τη χημική τους σύνθεση.
θα πρέπει στα κτίρια, όπου τα πλαστικά χρησιμοποιούνται είτε σαν εσωτερικές επενδύσεις είτε σαν θερμομονωτικά υλικά μέσα σε διάκενα, να παίρνεται ειδική μέριμνα προστασίας για το ενδεχόμενο πυρκαγιάς.

 

 

 
© 2004 Fire Security |  Privacy Policy  | IΩΝΙΑΣ & ΝΙΚΑΣ ΧΑΜΟΜΗΛΟΣ ΑΧΑΡΝΑΙ Τ.Κ. 13671 2461971-2401083-2464823